Преимущества комбинированных и комплексных тепловизоров
Фирма "Инфраметрик" (США) на основе матриц из InSb с микрохолодильником разработала гамму тепловизоров (ТПЗ) для решения военных задач. Но в то же время тепловизоры обладают рядом недостатков, которые можно восполнить другими средствами видения в темное время суток. Поэтому наиболее эффективными являются комбинированные и комплексные приборы. Наиболее полное решение проблемы видения реализуется при включении в состав комплексного прибора радиолокационного канала. При этом полностью решаются проблемы всепогодности, круглосуточности, помехозащищенности видимости через дымы и в условиях пыли.
Для разведывательных целей осуществляется совмещение тепловизионного, низкоуровневого телевизионного и радиолокационного каналов. В частности, такая система с выносной мачтой разработана в Великобритании и представляет сочетание низкоуровневого телевизора , тепловизора (ТПЗ) и радиолокатора. В переносном комплексном приборе разведки предусмотрен радиолокатор и тепловизор (Raptor), что обеспечивает дальность опознавания до 6,5 км.
В России особенно быстрыми темпами велись работы по созданию приборов ночного видения и тепловизоров (ТПЗ) гражданского применения, которые интенсивно покупаются за рубежом. Количество разработок приборов ночного видения (ПНВ) и тепловизоров (ТПЗ) традиционными разработчиками и вновь возникшими на базе традиционных предприятий уже перевалило за сотню. На фото выше изображен российский комбинированный тепловизор, совмещенный с радиолокатором.
3.4. Области применения тепловизоров.
С падением цен быстро расширяется область применения тепловизоров. В Центральном научно-исследовательском институте «Циклон», выполняющем оборонные разработки в области тепловидения, нам показывали ночные видеозаписи противодиверсионных учений. Хорошо замаскированные в лесной чаще диверсанты выглядели в тепловизоре яркими и четкими контурами. Но обнаружение замаскированного противника – далеко не единственная армейская специальность тепловизоров. Например, на стоянке сразу виден только что приехавший автомобиль. На дороге отчетливо светятся гусеничные следы от недавно проехавших танков. Или другие нарушения почвы – например, от установки мин. В области военной техники эти приборы используются для наблюдения, разведки, прицеливания, охраны объектов, таможенного контроля, для криминалистики, вождения транспортных средств, поиска раненных на поле боя или пострадавших во время стихийных бедствий, для работы пограничных служб, обнаружения мин, контроля режимов работы машин и пр.
Гоняются за тепловизорами и охотники – приближающийся зверь виден издалека, что дает достаточно времени для изготовки к стрельбе. Но гораздо больше применений у тепловизоров в научной сфере. Например, они давно стоят на контроле пусковых космических установок – никто лучше них не справляется с поиском разных утечек. Незаменимы тепловизоры и в энергетике – большая нагрузка светится, как лампочка. Ну а теплоаудит в коммунальном хозяйстве вообще невозможен без таких приборов. Сегодня тепловидение имеет все основания стать одной из главных информационных технологий с обширной областью применения. В биологии это - исследование теплопродукции живых организмов и отдельных органов в зависимости от суточных и сезонных циклов. В медицине - диагностика сосудистых, воспалительных и опухолевых заболеваний, наблюдение за эффективностью лечения, экспресс-контроль при карантинных мероприятиях. Тепловизионная техника позволяет вести противопожарный мониторинг лесных массивов и торфяников, следить за состоянием вулканов, наблюдать с воздуха за смещением зон мерзлоты, степей и пустынь, миграцией животных. В технике тепловизоры нужны для того, чтобы контролировать работу машин и механизмов, транспорт энергии, теплоизоляцию зданий и сооружений.
В настоящее время наиболее распространенные матричные инфракрасные камеры имеют чувствительность до 0,02оС, с временным разрешением 100-200 кадров в секунду и пространственным разрешением 0,03-0,05 мм. Лучшие образцы уже достигли пространственного разрешения 640*512 пикселей при размере пикселя до 20*20 мкм и с временным разрешением до 8000 кадров в секунду. В ближайшее время ожидается появление на рынке камер четвертого поколения с матрицей до 960*1280 пикселей и амплитудным разрешением до 0,001оС.
В
Таким образом, при применении тепловизоров надо учитывать окружающую обстановку, сопровождающую интересующий обьект излучения тепла. Один и тот же обьект теплового излучения может давать различное тепловое изображение в зависимости от среды, находящейся между тепловизором и источником излучения (см. рис. выше). Поэтому интерпретация тепловизионной картины является непростой задачей, требующей внимательного анализа.
Литература.
1. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1983. 2. Ллойд Дж. Системы тепловидения. М.: Мир, 1987. 3. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. М.: Мир, 1988. 4. Криксунов Л.З., Падалко Г.А. Тепловизоры (справочник). Киев, Технiка, 1987. 5. Макаров А.С., Омелаев А.И., Филиппов В.Л. Введение в технику разработки и оценки сканирующих тепловизионных систем. Казань, Унипресс, 1998. 6. Ковалев А.В., Федчишин В.Г., Щербаков М.И. Тепловидение сегодня.//Специальная техника, 1999, № 3, с. 13 – 18, 1999, № 4, с. 19 – 23. 7. Кощавцев Н.Ф., Федотова С.Ф. Состояние и перспективы развития техники ночного видения. Прикладная физика, 1999, вып. 2, с. 141 – 145. 8. Ерофейчев В.Г. Инфракрасные фокальные матрицы.//Оптический журнал, 1995, № 2, с. 12 – 20. 9. Агранов Г.А., Дахин А.М., Нестеров В.К., Новоселов С.К. Особенности получения и обработки ИК-изображений в матричных фотоприемниках с координатной адресацией на основе халькогенидов свинца.//Оптический журнал, 1996, № 9, с. 53 – 57. 10. Певцев Е., Чернокнижин В. Матричные ИК-приемники для малогабаритных тепловизионных камер.//Электронные компоненты. 2001, № 1, с. 32 – 36, 2001, № 2, с. 30 – 34, 2001, № 3, с. 12 – 20. 11. Ушакова М.Б. Тепловизоры на основе неохлаждаемых микроболометрических матриц: современное состояние зарубежного рынка и перспективы развития. ОНТИ ГУП “НПО “Орион”, М., 2001. 12. Breen T., Butler N., Kohin M., Marshall C.A., Murphy R., Parker T., Silva R. More Application of Uncooled Microbolometer Sensor. SPIE, Vol. 3446, 1998, pp. 530 – 540. 13. Pengelley R., Hewish M. In the heat of the night. Jane's International Review. 2001, Vol. 34, No. 10, pp. 49 – 57.